基于无线网络的自动观测系统环境监控方案

姜泽

引言

自动气象观测系统（automated weather observing system，以下简称“AWOS”）是民用运输机场必须配备的基础气象探测设备。自动气象观测系统将实时的风温湿压等AWOS数据通过传感器采集处理后显示给用户使用。但随着环境的多样性以及民航气象服务对设备运行监控的更高要求，单一的设备状态监控已经无法满足局部复杂天气的探测需求。

本文以呼伦贝尔机场为例，设计实现AWOS运行环境监控系统，可对每一套自动观测系统的设备状态进行监控，能够为观测员提供真实、连续的飞行区情景，对于提高气象目测局部能见度低、低云、局部扬沙等复杂天气现象的准确度，为飞行及空管提供准确气象数据具有重要意义。

此外，气象自动观测系统设备配备的传感器、探头等外场探测设备共19套，分布在东、中、西跑道旁边，远离气象值班室，在飞行区气象探测设备附近安装视频摄像设备能够辅助气象设备保障人员监控设备状态，尤其是当外部环境造成探测数据异常时（如跑道吹雪、打草作业、鸟扰），气象人员能够利用视频摄像设备快速判断数据异常的原因，为航空用户提供真实的机场天气状况。

1.系统总体设计与实现

系统分为远程无线网桥与视频辅助观测系统两个模块

1.1远程无线网桥搭建

目前的网络监控设备连接中，有线网络存在诸多缺点，例如有限的网络接入点限制了网络的灵活性和便捷性，网线、光缆的维护成本高而不便于网络扩展，3G费用昂贵且带宽有限，临时建筑重复布线等。为了实现系统的布线容易、组网灵活、维护方便，将远程无线网桥应用到环境监控系统中实现无线监控已经成为一种新趋势。

通信传输利用无线网桥在各监测点附近的配电箱中的网络交换机作为协议转换和网络中继。

1.2视频辅助观测

（1）视频辅助观测系统架构：

视频辅助观测系统由分布在飞行区的网络高清视频摄像头，网络设备等构成。在雷达楼机房设置1台硬盘录像机，收集来自各个视频摄像设备的实时数据，在气象观测值班室设置1台控制终端，用于监测跑道天气情况。在气象机务值班室设置1台监视终端，用于监控气象探测设备运行情况。

（2）视频辅助观测实现

A、摄影机将实时监控观测系统环境并在显示终端显示;

B、针对特殊天气（例如局部扬沙、局部能见度低等）摄影机可以对天气进行视频采集，每间隔一段时间得到一段天气图像信号传送给存储器;

C、观测员终端和机务员终端分别为控制中心和分控中心，视频终端可显示3个前端画面。控制计算机可以实现对前端摄影机的云台位置、视角范围等参数的调整。通过授权，分控中心及所有联网计算机均可通过终端看到跑道周边天气画面;

2.可行性

无线网桥可将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网设备连接起来，应用范围广泛、抗干扰能力强，带宽高采用全天候防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计，拥有超强的免维护特性，基于以太网供电技术，易于在室外安装使用;由于无需铺设专用馈缆，可减少传输损耗、缩短施工周期，降低施工成本，为无线视频环境监控系统的实现提供了可靠的、性价比极高的解决方案。

3.方案拓展

（1）监控可以根据（鸟扰）实现与声光报警、机器人巡检等第三方系统进行联动。

（2）拓展开发观测分析平台，实现视觉能见度判断。根据摄影机对天气进行视频采集，每间隔一段时间得到一段天气视频图像信号传送给分析平台;分析平台将天气图像信号进行中值滤波，消除噪点;将完成滤波后的视频流每间隔一段时间提取一幅关键帧，并对关鍵帧进行特征提取;利用分类器对得到的特征进行识别，得到天气特征列表;将分类结果的天气特征次数进行投票，将出现次数最多的天气类别作为观测结果;并将该情况传送给显示终端。

5.结束语

本文介绍了awos运行环境监控系统的方案设计，其方案简单易于实现，并对实际工作有着客观的帮助作用，它采用无线网络传输，构建远程监控系统，为远端的各个监控点进行安全防范、实时视频监查、存储，特别是可在各种复杂环境、气候条件下对各设备的运行状态、外部环境进行监控。它可以让观测机务员充分的掌握自动气象观测设备的运行环境，加快排障时间。

随着民航事业的发展，自动观测系统的逐步完善，无线环境监控更可以拓展例如三方联动、无人驱鸟告警，机器人巡检、观测视觉分析平台此类自动化手段，在整个运行保障中，可以发挥着非常重要的作用。

民航华北呼伦贝尔空管站    内蒙古呼伦贝尔    021000